羅雷

（交通運(yùn)輸部廣州打撈局，廣東廣州510260）

關(guān)于在港船舶硫排放控制措施及可行性思考

羅雷

（交通運(yùn)輸部廣州打撈局，廣東廣州510260）

文章以在港船舶硫排放控制的相關(guān)措施為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)研究了上海港船舶排放現(xiàn)狀、排放特征，提出了對(duì)在港船舶排放的控制措施。

在港船舶；硫排放；控制；措施；可行性

中國(guó)是世界貿(mào)易大國(guó)、海運(yùn)大國(guó)和港口大國(guó)，至2013年末全國(guó)港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31760個(gè)，其中萬(wàn)噸級(jí)及以上泊位2001個(gè)。2013年全國(guó)港口完成貨物吞吐量117.67億噸（其中沿海港口完成75.61億噸），完成集裝箱吞吐量1.90億TEU（其中沿海港口完成1.70億TEU），連續(xù)多年位居世界第一。中國(guó)各地以港興市的港口經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略在助推港口城市和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛的同時(shí)，隨著港口生產(chǎn)活動(dòng)的日益增加，特別是進(jìn)出港船舶的日益頻繁，在港（碼頭靠泊、錨地錨泊）的船舶數(shù)量日益增長(zhǎng)，船舶大氣污染物的排放對(duì)港口所在城市和地區(qū)的大氣環(huán)境帶來(lái)的污染也日益突顯。面對(duì)日益嚴(yán)重的船舶大氣環(huán)境污染，國(guó)際海事組織和發(fā)達(dá)國(guó)家、地區(qū)都已采取了積極的應(yīng)對(duì)措施，很多發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)已采用立法的形式來(lái)控制船舶大氣污染物的排放。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的港口城市相比，我國(guó)港口城市和地區(qū)的船舶大氣污染控制不論從法律法規(guī)還是管理技術(shù)、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)手段和控制水平方面均存在較大的差距?，F(xiàn)以上海市空氣環(huán)境及排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料為基礎(chǔ)，對(duì)在港船舶硫排放控制的相關(guān)措施及可行性進(jìn)行研究思考。

一、上海港船舶大氣污染物排放現(xiàn)狀

大氣污染物直接威脅人類(lèi)健康，中國(guó)多地醫(yī)學(xué)專(zhuān)家對(duì)大氣污染和肺癌之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物或柴油顆粒物（DPM）帶有的多環(huán)芳烴都會(huì)在一定程度上致癌，其中多環(huán)芳烴致癌性最強(qiáng)。船舶產(chǎn)生造成大氣污染的物質(zhì)主要有機(jī)器燃燒產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、碳氧化物（COx）、碳?xì)浠铮℉C）以及顆粒物（PM），這些污染物對(duì)人體健康和環(huán)境有嚴(yán)重危害。NOx、HC在陽(yáng)光照射下會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧（O3）；CO2、CO和HC均會(huì)引起溫室效應(yīng)；SOx和NOx是形成酸雨的主要因素，根據(jù)2012年上海市環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)顯示，上海市及其周邊地區(qū)的酸雨情況較為嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，船舶排放的大氣污染物對(duì)港區(qū)及其周邊居民的潛在健康影響問(wèn)題突出。

上海市作為一個(gè)大型港口城市，2012年末上海港成為世界上第一個(gè)集裝箱吞吐量超過(guò)3000萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱的港口，達(dá)到3253萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，貨物吞吐量和集裝箱吞吐量保持世界第一。繁榮的國(guó)內(nèi)國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)和繁忙的港口裝卸及海運(yùn)事業(yè)助推了上海市及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)，為上海市及其周邊地區(qū)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，大量的船舶大氣污染物排放也給上海市及其周邊地區(qū)帶來(lái)了不容忽視的環(huán)境空氣質(zhì)量影響。

根據(jù)上海港國(guó)際航行船舶數(shù)據(jù)及其大氣污染物排放統(tǒng)計(jì)研究分析，在各種類(lèi)型的船舶中，遠(yuǎn)洋船舶是大氣污染物的首要來(lái)源。遠(yuǎn)洋船舶可以燃燒硫含量高達(dá)3.5%m/m的船舶燃料，而道路上的車(chē)輛只使用硫含量更低的普通柴油，與陸上交通工具相比，船舶燃燒同樣重量燃料所排放大氣污染物會(huì)高很多。

二、上海港船舶大氣污染物的排放特征

（一）上海港船舶大氣污染物排放特征

近年上海對(duì)靠港船舶按遠(yuǎn)洋船舶（國(guó)際船舶與沿海船舶）、外港內(nèi)河與內(nèi)河船舶三類(lèi)大氣污染物的排放情況進(jìn)行了估算，其大氣污染物排放比例如表1所列。

表1上海港不同船舶主要大氣污染物排放分擔(dān)率

由表1可見(jiàn)，國(guó)際航行船舶占比最高，是上海港船舶大氣污染物的主要排放源，占進(jìn)出上海港船舶總數(shù)不足3%，卻排放了PM10和SOx總量的60%和68%，其他大氣污染物以及溫室氣體的排放比例也高達(dá)40%以上。

上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)上海市主要大氣污染物（PM，PM10，PM2.5，SO2，NOx）進(jìn)行了估算，并按照其來(lái)源進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，靠港船舶對(duì)上海市各類(lèi)大氣污染物總量的貢獻(xiàn)主要集中在SO2和NxO，均為12%；對(duì)全市PM2.5的直接排放分擔(dān)率為6%。國(guó)際船舶是靠港船舶大氣污染物排放的首要來(lái)源，其SO2，NOx和PM2.5排放量對(duì)全市排放清單的分擔(dān)率分別達(dá)到8.1%、6.3%和3.5%。

（二）上海港國(guó)際航行船舶大氣污染物排放情況

1.上海港國(guó)際航行船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

國(guó)際船舶主要?？看a頭為外高橋、洋山、張華浜及軍工路碼頭，其中外高橋碼頭占48%，洋山碼頭占22%。

國(guó)際航行船舶類(lèi)型較多，主要為集裝箱船、雜貨船、散貨船、化學(xué)品船、滾裝船、游輪等，其中又以集裝箱船為主，2012年靠離上海港集裝箱船占比高達(dá)67%。

2.國(guó)際航行船舶大氣污染物排放情況

（1）國(guó)際船舶大氣污染物區(qū)域分布特征。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，國(guó)際船舶大氣污染物排放非常集中，超過(guò)90%的排放量都集中在浦東與洋山轄區(qū)，浦東轄區(qū)約為57.69%，洋山轄區(qū)為34.59%，其余轄區(qū)約為7%。

（2）各類(lèi)國(guó)際船舶大氣污染物排放分擔(dān)率。根據(jù)計(jì)算，上海港國(guó)際船舶大氣污染物主要來(lái)自于集裝箱船，其排放的各類(lèi)大氣污染物及溫室氣體占比都高于89%，由于集裝箱船艘次占上海港國(guó)際船舶艘次的67%，且噸位大，其排放占比高。

（3）船舶不同工況分擔(dān)率。對(duì)2010～2012年度國(guó)際船舶在航行狀態(tài)和停泊狀態(tài)工況下的排放量進(jìn)行計(jì)算，每一年度不同工況占比相似，因此，僅以2012年為例進(jìn)行說(shuō)明。國(guó)際船舶在2種不同工況下的排放量，停泊狀態(tài)排放量大于航行狀態(tài)，其中，停泊狀態(tài)大氣污染物排放約占總排放量的56%，其中，輔機(jī)排放量最大，約占73%。

（4）過(guò)境船舶影響。根據(jù)長(zhǎng)江引航站的數(shù)據(jù)，2012年及2013年的上海港過(guò)境船舶航次分別為38114航次及37554航次，過(guò)境船舶航次與國(guó)際船舶航次之比約為0.9∶1.0，如果將過(guò)境船舶的大氣污染物排放計(jì)入，上海港船舶大氣污染物的排放將增大56%。

三、對(duì)靠港船舶硫排放控制相關(guān)措施及可行性思考

（一）提倡靠港船舶使用低硫燃油

國(guó)際航行船舶使用低硫燃油，可以顯著降低SOx和PM的排放，以2012年為例，根據(jù)課題研究組其他成員的研究數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，不同硫含量的燃料油，SOx和PM2.5的排放量和下降比例，如表2所列：

由表2可見(jiàn)，使用低含硫量的燃料油的減排效果是顯著的。但靠港船舶使用低硫燃料油以控制硫排放也存在弊端，如：

表2不同硫含量燃料油SOx和PM2.5排放量和下降比例

（1）目前在上海的船舶燃料油市場(chǎng)，國(guó)際航行船舶主要從燃料油供應(yīng)商中加注進(jìn)口的船舶燃料油即保稅油，保稅油IFO硫含量在2.8%～3.0%m/m，若保稅油IFO燃油硫含量降低到1.0%m/m時(shí)，燃油價(jià)格將增加100～150美元/噸；若用0.10%m/m及以下的餾分油（MDO和MGO）時(shí)，燃油價(jià)格則大幅增加400美元/噸?，F(xiàn)階段，硫含量≤0.10%m/m的低硫燃油在中國(guó)市場(chǎng)的供應(yīng)很少，國(guó)內(nèi)也很少生產(chǎn)。使用低硫燃油會(huì)使船公司營(yíng)運(yùn)成本提高，在目前航運(yùn)業(yè)不景氣的情況下會(huì)給船公司增加較大的經(jīng)營(yíng)成本和競(jìng)爭(zhēng)壓力。

（2）增加船舶設(shè)計(jì)或改造費(fèi)用成本。煉油廠為了生產(chǎn)低硫燃油，需要采用特殊工藝及程序?qū)θ加瓦M(jìn)行脫硫處理，導(dǎo)致低硫燃油的很多特性都發(fā)生了顯著變化。船舶燃油系統(tǒng)、機(jī)器設(shè)備一般都是基于重油/船用柴油設(shè)計(jì)的，低硫燃油的使用經(jīng)驗(yàn)不多，當(dāng)使用低硫燃油轉(zhuǎn)換硫排放控制時(shí)，可能導(dǎo)致船舶燃油系統(tǒng)及設(shè)備故障，甚至發(fā)生船舶失去動(dòng)力的危險(xiǎn)。

（3）國(guó)內(nèi)煉油廠要生產(chǎn)低硫燃油，需要增加相應(yīng)的設(shè)備、管網(wǎng)以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝等，這增加了煉油廠的生產(chǎn)成本，需要有相應(yīng)的政策扶持。

（4）船用燃料油供應(yīng)商需要增加專(zhuān)用的低硫燃油儲(chǔ)罐和裝卸貨設(shè)備。這額外增加了船用燃料油供應(yīng)商的成本，同樣也需要相應(yīng)政策的扶持。

（二）廢氣清洗（ExhaustGasCleaning(EGC)）系統(tǒng)

IMO在2009年通過(guò)了MEPC.184(59)決議，即《廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則》。MARPOL公約附則VI第14條規(guī)定，船舶若使用正常硫含量的燃料油，則應(yīng)采用經(jīng)船舶船旗國(guó)主管機(jī)關(guān)按《廢氣清洗系統(tǒng)導(dǎo)則》認(rèn)可的廢氣清洗系統(tǒng)將船舶包括主副推進(jìn)機(jī)械的SOx排放總量減少至4.0g/kWh或更少；或采用合適和可行的任何其他技術(shù)方法，能將SOx排放限制在同樣的水平。

試驗(yàn)表明，洗滌塔可以很有效的將船舶SOx排放減少90%以上，顆粒物排放減少達(dá)到30%～70%（根據(jù)不同類(lèi)型的洗滌塔技術(shù)而不同）。但多年來(lái)洗滌塔還沒(méi)有在船舶上正式采用。主要原因有三：一是洗滌塔比較高大，需要占據(jù)一定的空間，而船舶本身空間有限；二是洗滌塔需要使用大量的淡水，而船舶的淡水有限，若用海水淡化技術(shù)，需要額外增加設(shè)備，成本很高；三是洗滌塔產(chǎn)生的洗滌廢水其酸性較強(qiáng)，不能隨意排放到海水中，只能船舶到港后排放到專(zhuān)門(mén)的接受設(shè)備中。此替代措施可以達(dá)到等效的大氣污染物排放減少，但船公司的投資成本較大。

目前，國(guó)家工信部已組織開(kāi)展硫控制排放要求中使用低硫油的等效替代措施的脫硫設(shè)備研發(fā)，這將打破國(guó)外在這方面的技術(shù)與價(jià)格壟斷，并為其國(guó)產(chǎn)化和廣泛使用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（三）岸電技術(shù)

目前，在歐洲和美國(guó)的主要港口，在船舶靠泊碼頭時(shí)使用陸上的電源對(duì)船舶進(jìn)行供電，船舶的輔機(jī)停止使用，從而降低靠港船舶大氣污染物的排放。

在中國(guó)，2010年7月5日，上海港務(wù)集團(tuán)與中國(guó)海運(yùn)集團(tuán)在上海港外高橋港區(qū)聯(lián)合宣布，中國(guó)首個(gè)港口移動(dòng)式岸基船用變頻變壓供電系統(tǒng)正式激活。該系統(tǒng)將由港口岸基供電取代船舶油料發(fā)電，有效減輕港口地區(qū)的空氣污染，實(shí)現(xiàn)綠色水運(yùn)。但目前，上海港地區(qū)還未真正全面投入使用。

使用岸電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)船舶靠泊時(shí)的大氣污染物零污染排放，一是技術(shù)上較為成熟；二是港口和船公司在技術(shù)及設(shè)備設(shè)施改造上都有較強(qiáng)的可操作性和較易的可實(shí)現(xiàn)性，是理想的替代措施。但港口和船公司都需要一次性較大的改造投入和設(shè)備設(shè)施投入。

（四）替代清潔燃料

替代清潔燃料包括天然氣（LNG）、天然氣（LNG）燃油、生物質(zhì)燃料等。

天然氣（LNG）、天然氣（LNG）燃油技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越被關(guān)注。2013年9月1日，中國(guó)船級(jí)社頒布了《天然氣燃料動(dòng)力船舶規(guī)范》。船舶發(fā)動(dòng)機(jī)可使用單一氣體燃料（天然氣）或雙燃料（天然氣和燃料油），天然氣可以氣態(tài)或液態(tài)形式儲(chǔ)存在船舶上。天然氣與燃料油相比，NOx和SOx的排放量大幅減少，是理想的綠色能源。但是天然氣的充氣站在世界各主要港口碼頭中很少，需要港口進(jìn)行相應(yīng)的投入和設(shè)施建設(shè)。

生物質(zhì)燃料有利于減少CO2排放,減輕溫室效應(yīng)，減輕能源危機(jī)，但是由于在船舶儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處理過(guò)程中，相應(yīng)的泵、管線和閥等機(jī)械系統(tǒng)未經(jīng)兼容性實(shí)驗(yàn)，ISO目前規(guī)定船舶燃料不得含有生物燃料（脂肪酸甲酯≤0.1%）。

替代清潔燃料措施可以大幅度地減少船舶大氣污染物的排放，實(shí)現(xiàn)清潔能源的使用。目前，在中國(guó)雖然清潔燃料的可獲得性、基礎(chǔ)設(shè)施包括船舶改造和碼頭的投資改造建設(shè)還剛開(kāi)始起步，但已邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。據(jù)《中國(guó)交通報(bào)》報(bào)道：（1）2014年6月初，交通運(yùn)輸部海事局發(fā)文核準(zhǔn)了“武家嘴57”輪作為中國(guó)第一艘LNG燃料動(dòng)力改造試點(diǎn)船舶，標(biāo)志著中國(guó)海船LNG燃料動(dòng)力試點(diǎn)正式啟動(dòng)。該輪動(dòng)力改造采用的是多點(diǎn)噴射技術(shù)，改造后發(fā)動(dòng)機(jī)排放將能實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)保，氮氧化物、硫氧化物等綜合污染物將減排80%以上，甲烷等溫室氣體排放將比簡(jiǎn)易改造大幅降低；（2）2014年6月中旬，中國(guó)首艘完全符合《天然氣燃料動(dòng)力船舶規(guī)范》的雙燃料動(dòng)力改造船舶—“浦海211”輪，靠泊中國(guó)首個(gè)水上LNG（液化天然氣）加注站“海港星01”號(hào)，成功完成首次燃料加注。整個(gè)加注耗時(shí)約1個(gè)小時(shí)，共加注LNG燃料6.5噸。根據(jù)設(shè)計(jì)，改造后的“浦海211”輪LNG燃料替代率可達(dá)到60%，燃油成本下降約13%，節(jié)能減排效果明顯。

（五）推進(jìn)中國(guó)沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)

目前，在歐洲的波羅的海、北海、北美和美國(guó)加勒比海地區(qū)海域，為防止和減少船舶大氣污染物對(duì)港口所在地區(qū)的空氣環(huán)境污染的影響，立法規(guī)定在離岸一定距離的沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)，航行進(jìn)入該硫排放控制區(qū)海域的船舶都須遵守相關(guān)的排放規(guī)定要求。中國(guó)可借鑒歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，政府主管機(jī)關(guān)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可正式向國(guó)際海事組織IMO提出申請(qǐng)，將中國(guó)的長(zhǎng)三角、珠三角和渤海灣沿海地區(qū)設(shè)立成為MARPOL公約附則VI的硫排放控制區(qū)。這對(duì)中國(guó)建立綠色港口的意義是巨大的。

（六）上海地區(qū)靠港船舶硫排放控制的可行性分析思考

綜上所述，對(duì)上海市空氣環(huán)境及排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和資料的研究分析，在現(xiàn)階段可通過(guò)采用船舶使用低硫燃油、廢氣清洗系統(tǒng)、岸電技術(shù)、替代清潔燃料以及積極推進(jìn)中國(guó)沿海海域設(shè)立硫排放控制區(qū)等技術(shù)途徑及控制措施來(lái)防止和減少靠港船舶大氣污染物排放對(duì)港口地區(qū)的空氣環(huán)境污染的影響?？扛鄞皩?shí)施硫排放控制政策，影響到港口公司、船公司、燃料油供應(yīng)商、煉油廠、電廠、船舶及船用設(shè)備設(shè)計(jì)和制造廠商、港口當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)政府等各相關(guān)方的利益。在歐美和香港等世界主要港口不斷提高環(huán)境質(zhì)量要求，實(shí)施硫排放控制的大趨勢(shì)下，中國(guó)港口也需要跟上國(guó)際步伐。減少大氣污染，提高公共健康效益，政府需要制定相關(guān)的綜合配套政策，同時(shí)也需要相關(guān)各方努力并付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。政府在制定政策時(shí)若既能充分考慮政府和公眾的需求，又充分考慮和平衡各相關(guān)利益方的實(shí)際情況及利益，分階段的、有步驟的推進(jìn)上海和其他港口地區(qū)靠港船舶硫排放控制，在技術(shù)性、可操作性和可實(shí)現(xiàn)性上是可行的。

[1]交通運(yùn)輸部.2013年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[N].中國(guó)交通報(bào)，2014-05-13.

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[3]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.2009環(huán)境年報(bào)、2010環(huán)境年報(bào)、2011環(huán)境年報(bào)、2012環(huán)境年報(bào)[EB/OL].http∶//zls.mep. gov.cn/hjtj/nb/.

[4]上海市環(huán)境保護(hù)局.上海環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)及公報(bào)[EB/OL].http∶//www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj/shhj2072/index.shtml.

[5]上海市環(huán)境保護(hù)局.上海市清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃（2013—2017）[EB/OL].http∶//www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2098/ shhj2101/2013/10/78420.htm.

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